Понять это трудно даже сегодня, а в то время это казалось просто невероятным. В глобальном плане этот эксперимент уничтожил последний из четырех классических «элементов мироздания», о которых говорили древние греки. Земля и огонь перестали считаться «элементами» в исходном смысле слова уже несколько столетий назад. Воздух перестал быть «элементом» в середине XVII в., когда были проделаны первые химические эксперименты с газами. Но до последнего времени вода считалась неделимым веществом. И вот несколько капель росы и опытный глаз экспериментатора раскрыли эту ошибку. Кавендиш окончательно разрушил систему представлений, господствовавших в мире науки на протяжении двух тысяч лет, и теперь мир нуждался в новой системе. Престиж победителя был так высок, а соревнование между учеными таким жестоким, что в этой борьбе мог сгореть любой из участников.

Хотя кислород является для нас важнейшим компонентом воздуха, никто даже не подозревал о его существовании до тех пор, пока в начале 1770-х гг. шведский фармацевт Карл Шееле не начал прогревать различные минеральные соединения и собирать образующиеся пары. В этих парах (еще не было известно, что это кислород) свечи горели необыкновенно ярко, поэтому Шееле назвал их «огненным воздухом». Кроме того, он обнаружил, что, если находящимся под колпаком животным давать дышать этим газом, они живут дольше — чудесное отличие этого газа от всех прочих.

Химик Джозеф Пристли — один из первооткрывателей кислорода и жертва беспорядков в Бирмингеме, известных как «Беспорядки Пристли»

По неизвестным причинам Шееле не оглашал своих результатов на протяжении нескольких лет, а потом обратился к ленивому и недобросовестному издателю, который дополнительно затянул дело. Работа была опубликована лишь в 1777 г. — через несколько лет после того, как двое других ученых уже сообщили о выделении кислорода. К сожалению, в течение следующего десятилетия Шееле не получил возможности доказать свое первенство, поскольку имел две вредные привычки: во-первых, он работал в непроветриваемых помещениях, во-вторых, пробовал на вкус все полученные вещества, включая цианид ртути (это все равно что выстрелить в себя радиоактивной пулей — появляется возможность умереть несколькими способами). Не удивительно, что Шееле умер в неизвестности в возрасте 44 лет — первая жертва в погоне за кислородом.

По этой причине большинство историков отдают пальму первенства в открытии кислорода священнику и возмутителю спокойствия Джозефу Пристли. Пристли был старшим из шести детей, и его мать умерла, когда ему было шесть лет (если вы не справляетесь с математикой, объясню, что за шесть лет она родила шестерых детей; неудивительно, что она скончалась так рано). Пристли жил у тетки, состоявшей в либеральной протестантской секте. Она готовила талантливого племянника к пасторской деятельности. К ее огромному сожалению, Пристли стал радикалом практически сразу после получения сана, а впоследствии даже сомневался в божественном происхождении Христа. Вскоре он стал посмешищем для всей Англии и излюбленным объектом карикатуристов. Некоторые изображали его в виде дятла, намекая на нос, похожий на клюв, и на заикание, другие пририсовывали ему рога и называли Сатаной. В результате всю жизнь Пристли с семьей вынужден был скитаться. Он всегда оставался верен своим убеждениям, но никогда не имел уверенности в завтрашнем дне.

Пристли занялся наукой по нескольким причинам. Во-первых, из-за любопытства: он хотел понять, как Бог создал мир. Во-вторых, из-за того, что в научной среде никого не интересовали его нетрадиционные теологические взгляды. Он даже дружил с Бенджамином Франклином, который и привил ему интерес к электричеству. В 1769 г. Пристли писал книгу об электричестве и хотел самостоятельно сделать рисунки, но это оказалось чертовски трудно.

Кроме того, верьте или не верьте, Пристли занялся наукой с целью заработать немного денег. Он приобрел несколько книг по математике и глобусов, чтобы начать учить студентов, а затем попробовал себя в доблестном труде написания научных трактатов. Странным образом, создание научных книг оказалось дорогим удовольствием: необходимые для исследований книги стоили невозможно дорого. Поэтому в качестве более дешевой альтернативы он предпочел самостоятельно проводить эксперименты и их описывать (заметьте это, современные ученые: оборудование и реактивы стоили меньше книг).

Интерес к изучению воздуха появился у Пристли после 1767 г., когда он переехал в Лидс. Он поселился рядом с пивоварней, и его развлекал звук пузырящегося пивного сусла (выделяющихся при брожении пузырьков углекислого газа). В конечном счете ему запретили появляться на пивоварне, поскольку в какой-то момент он добавил в пиво немного эфира, чем испортил всю партию (пивоварам и до этого не нравилось, что Пристли постоянно крутился около пивных чанов). В скором времени Пристли перенес свои эксперименты с «воздухом» в собственную лабораторию (elaboratory).

Он был всего лишь бедным проповедником, и поэтому ему приходилось довольствоваться самым примитивным оборудованием*. Он нагревал вещества в прочном ружейном стволе, служившем ему пробиркой. Для сбора выделяющихся газов Пристли присоединял к стволу курительную трубку и выводил ее в кадку для стирки белья или в чайник. По мере выхода пузырьков газа из воды он собирал их в бутыль и заполнял ими пивную кружку, под которой сидела мышь. Если что-то шло не так, весь дом наполнялся зловонием, и все домашние разбегались. Однако наука благодарна жене и детям Пристли за их христианскую терпимость. До 1770 г. ученые смогли выделить лишь два чистых газа — диоксид углерода и водород. За несколько десятилетий Пристли в одиночку открыл девять новых «воздухов», включая аммиак, диоксид серы и оксид азота (веселящий газ).

После мучений в Лидсе Пристли наконец нашел покровителя в лице графа Уильяма Петти Шелберна и в августе 1774 г. выполнил эксперимент, который сделал его знаменитым. Наверное, это было необыкновенное зрелище. С помощью двадцатисантиметровой линзы он сфокусировал на стеклянном сосуде солнечные лучи (редкие в Англии); в сосуде находилась маленькая горка красного порошка оксида ртути (HgO). По мере нагревания порошка под действием солнечного света ртуть начинала плавиться и выделять пузыри, похожие на маленькие серебряные шарики. В воздух из порошка поднимался чистый газ. Это был кислород.

Мы точно не знаем, что понял Пристли об этом газе, но он, совершенно определенно, не думал, что открыл новый элемент. Он описал кислород в рамках старой теории «флогистона». Теперь, кроме красивого названия, от теории флогистона остались одни воспоминания, однако эта ошибочная, по сути, теория в свое время способствовала прогрессу науки. Я не буду посвящать этой теме десятки страниц, но упомяну лишь два факта, которые говорят сами за себя. Во-первых, ученые представляли флогистон как невидимую, но материальную сущность, выделявшуюся в воздух при горении вещества. Во-вторых, Пристли верил во флогистон сильнее, чем другие ученые, и интерпретировал все свои открытия в рамках этой теории. Это же относилось и к кислороду, который он назвал «воздухом, лишенным флогистона» (вам все ясно?).

Как и Шееле, Пристли обнаружил, что в «лишенном флогистона» воздухе свечи горят ярче, и с радостью отметил, что мышь от него не задыхается. Более того, мыши чувствовали себя настолько хорошо, что Пристли сам решился подышать этим газом. И этот опыт оправдал его ожидания: «Я почувствовал в груди необыкновенную легкость, — писал он. — Со временем этот чистый воздух может стать замечательным предметом роскоши». (Подумайте только: действительно, через две сотни лет Майкл Джексон будет спать в гипербарической камере!) Но хватит восторгаться, давайте подведем итог: эксперименты подтвердили глубокую связь между горением и дыханием, поскольку новый газ поддерживал оба процесса.